隨著IO多路復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了很多事件處理模式。同步I/O模型通常由Reactor模式實現(xiàn)，而異步I/O模型則由Proactor模式實現(xiàn)。
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Reactor模式：
Reator類圖如上所示，Reactor模式又叫反應(yīng)器或反應(yīng)堆，即實現(xiàn)注冊描述符（Handle）及事件的處理器（EventHandler），當(dāng)有事件發(fā)生的時候，事件多路分發(fā)器（Event Demultiplexer）做出反應(yīng)，調(diào)用事件具體的處理函數(shù)（ConcreteEventHandler::handle_event()）。
Reator模式的典型啟動過程如下：
- 創(chuàng)建Reactor
- 注冊事件處理器（Reactor::register_handler()）
- 調(diào)用事件多路分發(fā)器進(jìn)入無限事件循環(huán)（Reacor:handle_events）
- 當(dāng)操作系統(tǒng)通知某描述符狀態(tài)就緒時，事件多路分發(fā)器找出并調(diào)用此描述符注冊的事件處理器。
Reactor模式已經(jīng)被廣泛使用，著名的開源事件庫libevent、libev、libuv都是使用Reactor模式。
Reactor模式的優(yōu)點：
- 實現(xiàn)相對簡單，對于耗時短的處理場景處理高效；
- 操作系統(tǒng)可以在多個事件源上等待，并且避免了多線程編程相關(guān)的性能開銷和編程復(fù)雜性；
- 事件的串行化對應(yīng)用是透明的，可以順序的同步執(zhí)行而不需要加鎖；
- 事務(wù)分離：將與應(yīng)用無關(guān)的多路分解和分配機(jī)制和與應(yīng)用相關(guān)的回調(diào)函數(shù)分離開來。
Reactor模式的缺點：
Reactor處理耗時長的操作（如文件I/O）會造成事件分發(fā)的阻塞，影響到后續(xù)事件的處理。
因此涉及到文件I/O相關(guān)的操作，需要使用異步I/O，即使用Proactor模式效果更佳。
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Proactor模式
Proactor模式的類圖如上圖所示，Proactor模式又叫前攝器或主動器模式。它用于實現(xiàn)異步I/O模型，運行流程如下：
1. Initiator主動調(diào)用Asynchronous Operation Processor發(fā)起異步I/O操作，
2. 記錄異步操作的參數(shù)和函數(shù)地址放入完成事件隊列（Completion Event Queue）中
3. Proactor循環(huán)檢測異步事件是否完成。如果完成則從完成事件隊列中取出回調(diào)函數(shù)完成回調(diào)。
Boost庫中的asio就使用了Proactor模式，其底層的異步I/O由操作系統(tǒng)提供，而異步事件的分發(fā)還是由epoll/kequeue/select等實現(xiàn)。
兩者區(qū)別
綜上我們可以發(fā)現(xiàn)Reactor模式和Proactor模式的主要區(qū)別:
1. Reactor實現(xiàn)同步I/O多路分發(fā)，Proactor實現(xiàn)異步I/O分發(fā)。
如果只是處理網(wǎng)絡(luò)I/O單線程的Reactor尚可處理，但如果涉及到文件I/O，單線程的Reactor可能被文件I/O阻塞而導(dǎo)致其他事件無法被分發(fā)。所以涉及到文件I/O最好還是使用Proactor模式，或者用多線程模擬實現(xiàn)異步I/O的方式。
2. Reactor模式注冊的是文件描述符的就緒事件，而Proactor模式注冊的是完成事件。
即Reactor模式有事件發(fā)生的時候要判斷是讀事件還是寫事件，然后用再調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用(read/write等)將數(shù)據(jù)從內(nèi)核中拷貝到用戶數(shù)據(jù)區(qū)繼續(xù)其他業(yè)務(wù)處理。
而Proactor模式一般使用的是操作系統(tǒng)的異步I/O接口，發(fā)起異步調(diào)用（用戶提供數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）之后操作系統(tǒng)將在內(nèi)核態(tài)完成I/O并拷貝數(shù)據(jù)到用戶提供的緩沖區(qū)中，完成事件到達(dá)之后，用戶只需要實現(xiàn)自己后續(xù)的業(yè)務(wù)處理即可。
3. 主動和被動
Reactor模式是一種被動的處理，即有事件發(fā)生時被動處理。而Proator模式則是主動發(fā)起異步調(diào)用，然后循環(huán)檢測完成事件。
最后我們知道linux系統(tǒng)提供的異步I/O，只支持O_DIRECT，不能帶緩存。因此出現(xiàn)了開源庫libeio，它和Linux的異步I/O一樣也是用多線程模擬，但是更高效。下圖是libeio的異步I/O實現(xiàn)，是不是很像Proactor模式啊。
